亨廷顿相互作用蛋白1的结构和功能

Huntingtin interacting protein-1 (HIP1) is a 116-kD protein that belongs to an evolutionarily conserved family, which also includes the yeast Sla2p and the mammalian HIP1R proteins. HIP1 is an endocytic protein and functions in clathrin-mediated endocytosis and receptor trafficking through binding to adaptor protein-2, clathrin and inositol lipids. HIP1 overexpression in multiple human epithelial tumors including prostate, colon, and breast cancers. In addition, HIP1 overexpression transforms fibroblasts, and this transformation is associated with altered receptor trafficking and elevated EGFR levels. HIP1 is the first clathrin-binding protein directly implicated in human cancer biology. In this study, we will utilize primarily structural biology in combination with molecular biology, cell biology and other biophysical methodologies to determine the three dimensional structure of some important domains of HIP1, study the interaction between HIP1 and phosphatidylinositol, explore the roles of HIP1 in endocytic, elucidate the underlying molecular mechanisms of their biological functions. Addressing these questions will not only provide a more insightful understanding about the specific nature of the role of HIP1 in endocytosis and vesicle trafficking, but also provide molecular basis of how abnormalities in the trafficking of membranes and their components lead to cancer initiation and evolution. More importantly, in-depth knowledge of their structural and functional properties will aid in the design of novel drugs for the treatments of tumor.

亨廷顿相互作用蛋白1(HIP1)是一个分子量是116 kD的蛋白，在进化过程中高度保留，在酵母和哺乳动物中各有一个同源蛋白Sla2p和HIP1R。HIP1是一个内吞蛋白，能和衔接蛋白2,网格蛋白及磷脂酰肌醇结合，在网格蛋白介导的内吞和受体运输过程中发挥重要作用。HIP1在多种上皮细胞瘤中都有过表达，包括前列腺癌、结肠癌和乳腺癌。另外，HIP1过表达转化成纤维细胞，并伴随受体运输改变和EGFR表达升高。HIP1是第一个被确认参与了肿瘤发生的内吞蛋白。本项目将综合利用结构生物学、分子生物学、细胞生物学和其它生物物理的方法，解析HIP1蛋白重要功能区域的三维结构，研究HIP1和磷脂酰肌醇的作用，探索HIP1在内吞和受体运输过程中的作用，从而阐明其发挥生物功能的分子机制。这不仅能够加深我们对HIP1蛋白的理解，还可能帮助我们了解细胞内吞和受体转运的异常和癌症发生的关系，为肿瘤药物研发提供帮助。

亨廷顿相互作用蛋白1(HIP1)是一个具有多结构域的癌症标志蛋白，在进化过程中高度保留。HIP1蛋白包含一个epsin N端同源（ENTH）结构域、一个网格蛋白轻链结合螺旋区、一个亮氨酸拉链和一个C端TALIN同源结构域。其它蛋白的ENTH结构域，如Epsin和AP180的ENTH结构域主要与4，5-二磷酸磷脂酰肌醇结合，在调节网格蛋白介导的细胞凋亡中起重要作用。HIP1的ENTH结构域能够和哪种磷酸肌醇结合还有很大争议。本项目利用核磁共振波谱法研究了HIP1-38-62的三维结构，结果表明该段短肽在pH7.0的Tris缓冲溶液中以无规卷曲形式存在。通过蛋白质脂质覆盖法确定了能够与HIP1-ENTH结构域作用的磷脂类型，其中3-磷酸磷脂酰肌醇、4-磷酸磷脂酰肌醇、5-磷酸磷脂酰肌醇、3，4-二磷酸磷脂酰肌醇、3，5-二磷酸磷脂酰肌醇、4，5-二磷酸磷脂酰肌醇都能够与HIP1-ENTH作用，但是磷脂酰肌醇和3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇不能和蛋白作用。利用荧光光谱研究了HIP1-ENTH结构域及其截短肽HIP1-32-80与3-磷酸磷脂酰肌醇、5-磷酸磷脂酰肌醇、3，5-二磷酸磷脂酰肌醇的相互作用。结果表明，HIP1-ENTH结构域及其截短肽HIP1-32-80都能够与含有较长碳链(di-C16)的三种磷酸肌醇结合，但是不能够和短链（di-C8）的上述磷酸肌醇作用。该研究为深入了解HIP1蛋白功能提供了新的认识。